KR102123228B1

KR102123228B1 - 완충식 바퀴 구조체

Info

Publication number: KR102123228B1
Application number: KR1020190013301A
Authority: KR
Inventors: 박재용
Original assignee: 박재용
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2020-06-16

Abstract

완충식 바퀴 구조체는 타이어부, 상기 타이어부와 결합되고 바퀴의 틀을 형성하는 원형의 외부 프레임, 상기 바퀴의 중심축을 형성하는 내부 프레임, 및 상기 외부 프레임과 상기 내부 프레임 사이를 연결하여 상기 바퀴의 살들을 형성하고 내부의 압축 매질로 피스톤 작동을 수행하는 실린더 구조로 구성하여 상기 타이어부에서 흡수되지 못하고 전달되는 충격을 흡수하는 완충부를 포함한다. 따라서, 완충식 바퀴 구조체는 노면에 전해지는 충격 및 진동을 바퀴 자체에서 효율적으로 흡수 및 완충시켜 안정적인 주행을 보장해줄 수 있다.

Description

완충식 바퀴 구조체{STRUCTURE FOR BUFFER WHEEL}

본 발명은 완충식 바퀴 구조체 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노면에서 전해지는 충격 및 진동을 바퀴 자체에서 효율적으로 흡수 및 완충시켜 안정적인 주행을 보장해줄 수 있는 완충식 바퀴 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 바퀴(wheel)라 하면 내부에 튜브가 들어 있어서 공기압으로 바퀴 외부에 탄력을 조정하는 것이 한 예로 되어 있지만 지름이 작은 소형바퀴의 경우에는 바퀴의 외경에 장치된 우레탄이나 고무의 재질 형태로 이루어져 있다.

바퀴들이 지면 내지 노면에서 굴러다닐 경우 지면의 형태에 따라 바퀴들이 지면의 영향을 직접적으로 받는 것을 알 수 있다. 노면이 평탄도가 고르지 못하면 이동 시에 바퀴의 충격이 그대로 상부에 전달되게 된다.

이에, 충격흡수장치(Shock absorber)를 장착하여 바퀴의 충격을 흡수할 수 있게 한다. 충격흡수장치는 흔히 '쇼바'로 부르기도 하는데 그 원리는 스프링의 수축을 조절해 노면 차이로 인해 충격을 받은 스프링이 위아래로 반복해서 되?x운동을 하는 것을 막아 줌으로써 스프링이 원상태로 천천히 돌아갈 수 있도록 하는 것이다.

다시 말하면, 스프링의 신축 작용 즉, 차체가 위 아래로 흔들리거나 진동하는 것을 약화시킨다. 스프링의 진동을 억제하는 힘을 '감쇠력'이라 하는데, 일반적으로 이 힘이 크면 '딱딱한 쇼바'가 되고, 작으면 '부드러운 쇼바'가 된다.

하지만, 자전거나 유모차 등의 경우에 바퀴의 충격흡수장치(쇼바)를 장착함에 따라 그 구성이 복잡하고 제조비용이 많이 소요됨에 따라 이로 인해 제품의 단가가 높아지고 관련 부품의 보수 및 교체를 필요로 하게 된다.

한국등록특허 제10-1873698호는 완충형 바퀴 장치에 관한 것으로, 회전 로드가 설치되어 있는 고정대, 상기 회전 로드에 회전 가능하게 설치된 회전 슬리브와 상기 회전 슬리브의 반경방향 외측에 형성되되 상기 회전 로드의 회전축을 향하여 하향 경사지게 선형 압축 수용홈이 형성되어 있으며 양측에 상기 선형 압축 수용홈과 서로 연통하는 선형 슬라이드 공이 관통되게 형성되어 있는 완충통 및 상기 선형 압축 수용홈 내에 설치되는 스프링을 포함하는 상기 고정대에 회전 가능하게 설치되는 회전대, 상기 두 선형 슬라이드 공에 슬라이드 가능하게 관통되게 설치되어 상기 스프링의 바닥 단부에 접촉하는 휠축, 및 상기 휠축의 양단에 각각 회전 가능하게 설치되는 2개의 롤러를 포함하여, 롤러가 평평하지 않은 지면에서 받는 충격이 고정대에 직접 전달되는 것을 방지할 수 있는 완충형 바퀴 장치에 대하여 개시한다.

한국공개특허 제10-2013-0105185호는 충격흡수를 하는 바퀴에 관한 것으로, 탄성고무에 의해 외부가 감싸진 타이어부와, 상기 타이어부의 내측에 장착되어 축에 의해 회전운동하는 링형의 베어링부와, 상기 베어링부의 내에 상·하 수직방향으로 고정된 지지부와, 상기 지지부를 관통하여 그 중간에 위치되며 중심축에는 차체 다리부와 연결할 수 있는 통공을 갖는 연결부와, 상기 지지부의 외부면을 감싸며 장착되어 연결부를 탄성력에 의해 지지하고 있는 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하여, 평탄치 않은 도로나 둔턱이 있는 길을 지날 때 지면의 높이 차에 의해 전달되는 충격을 바퀴에서 완충 및 흡수되도록 함으로써 아이가 유모차에서 떨어지는 사고를 방지할 수 있는 충격흡수를 하는 바퀴에 대하여 개시한다.

한국등록특허 제10-1873698호 (2018.06.26 등록) 한국공개특허 제10-2013-0105185호 (2013.09.25 공개)

본 발명의 일 실시예는 노면에서 전해지는 충격 및 진동을 바퀴 자체에서 효율적으로 흡수 및 완충시켜 안정적인 주행을 보장해줄 수 있는 완충식 바퀴 구조체를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 완충 기능을 수행하면서 동시에 바퀴살의 기능을 수행할 수 있는 완충식 바퀴 구조체를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 바퀴 자체에서 오일(oil)이나 에어(air)를 매질로 하여 피스톤 작동하는 실린더 구조의 바퀴살을 통해 충격 및 진동을 순간적으로 흡수하여 본체에 전달되는 진동 및 충격을 최소화할 수 있는 완충식 바퀴 구조체를 제공하고자 한다.

실시예들 중에서, 완충식 바퀴 구조체는 타이어부, 상기 타이어부와 결합되고 바퀴의 틀을 형성하는 원형의 외부 프레임, 상기 바퀴의 중심축을 형성하는 내부 프레임, 및 상기 외부 프레임과 상기 내부 프레임 사이를 연결하여 상기 바퀴의 살들을 형성하고 내부의 압축 매질로 피스톤 작동을 수행하는 실린더 구조로 구성하여 상기 타이어부에서 흡수되지 못하고 전달되는 충격을 흡수하는 완충부를 포함한다.

상기 완충부는 상기 내부 프레임의 둘레를 따라 상기 외부 프레임을 향해 방사형으로 연장 형성되고 내부가 빈 중공의 제2 공간부를 형성하여 실린더를 구성하는 제1 살부재, 상기 제1 살부재 내부에 배치되고 상기 외부 프레임과의 사이에 제1 공간부를 형성하여 피스톤을 구성하는 제2 살부재, 일정길이의 바 형태로 이루어지고 상기 외부 프레임으로부터 상기 내부 프레임을 향하여 일정 간격으로 고정 배치되고 상기 제2 살부재의 내부에 배치되어 상기 제2 살부재와 연동하는 제3 살부재, 및 상기 제3 살부재에 축 연결되고 상기 바퀴에 가해지는 충격이나 진동을 흡수할 수 있게 상기 제1 공간부와 상기 제2 공간부 사이에 완충 매질의 흐름 통로를 제공하고 상기 완충 매질의 흐름의 속도를 제어하는 완충조절부재를 포함할 수 있다.

상기 제1 살부재와 상기 제2 살부재 사이에는 상기 완충 매질이 새는 것을 방지하도록 씰링 처리할 수 있다.

상기 제2 살부재는 단면이 '

' 형상으로 이루어지고 일단이 상기 제1 살부재의 내측면에 배치되고 타단이 상기 제1 살부재와 이웃하는 다른 제1 살부재의 내측면에 배치되어 부채꼴 형태의 바퀴살을 형성할 수 있다.

상기 제3 살부재는 이웃하는 두개의 제2 살부재 사이에 배치되면서 상기 제1 살부재의 내부에 배치되고 상기 완충조절부재가 장착될 수 있는 축을 형성할 수 있다.

상기 완충 매질은 오일이나 에어 중 하나를 사용할 수 있다.

상기 완충조절부재는 상기 제3 살부재를 축으로 하여 연결하기 위한 축공, 및 상기 축공을 따라 둘레에 일정간격으로 배치되고 상기 완충 매질이 통과하는 다수의 미세통공을 포함할 수 있다.

상기 완충조절부재는 상기 제2 살부재 사이에서 유동되지 않도록 맞춤 끼움 결합시 마모 방지 및 상기 완충 매질의 샘 방지를 위해 외측 둘레를 따라 장착되는 고무 또는 금속재의 패킹을 더 포함할 수 있다.

상기 완충조절부재는 상기 제3 살부재에 적어도 하나 이상 장착할 경우 상기 미세통공들의 위치가 어긋나도록 배치시켜 상기 완충 매질의 상기 미세통공을 통과하는 시간차를 조절할 수 있다.

실시예들 중에서, 바퀴의 중심축, 복수의 바퀴살들, 바퀴 틀 및 타이어로 구성되는 바퀴 구조체에 있어서, 상기 복수의 바퀴살들은 상기 바퀴의 중심축으로부터 외측을 향해 방사상으로 연장 형성되고 내부에 실린더 형태의 제2 공간부를 형성하는 제1 살부재, 상기 바퀴 틀로부터 연장 형성되어 상기 제1 살부재의 내부에 배치되고 상기 바퀴 틀의 내주면을 따라 오일이나 에어로 된 매질을 주입하여 채울 수 있게 제1 공간부를 형성하고 상기 완충 매질의 압력에 따라 피스톤 작동을 수행하는 제2 살부재, 일정길이의 바 형태로 이루어지고 상기 바퀴 틀에 결합되고 상기 제2 살부재의 내부에 삽입되어 상기 제2 살부재에 연동하는 제3 살부재, 및 상기 제3 살부재를 축으로 하여 상기 제3 살부재의 단부에 장착되고 상기 제1 공간부와 상기 제2 공간부 사이에서 상기 오일이나 에어로 된 매질의 흐름 통로를 제공하고 오일이나 에어로 된 상기 매질의 흐름의 속도를 제어하여 상기 바퀴에 가해지는 충격이나 진동을 흡수하는 적어도 하나 이상으로 된 완충조절부재를 포함한다.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 완충식 바퀴 구조체는 노면에서 전해지는 충격 및 진동을 바퀴 자체에서 효율적으로 흡수 및 완충시켜 안정적인 주행을 보장해줄 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 완충식 바퀴 구조체는 바퀴 중심축과 바퀴 틀을 분리하고 오일(oil)이나 에어(air)를 매질로 하여 피스톤 작동하는 실린더 구조의 바퀴살을 통해 두 부분을 연결하여 실린더의 완충작용과 동시에 바퀴살의 기능을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충식 바퀴 구조체를 나타내는 정단면도이다.
도 2는 도 1에 있는 완충식 바퀴 구조체를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 도 1에 있는 완충조절부재를 나타내는 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 완충식 바퀴 구조체를 나타내는 정단면도이다.

도 1을 참조하면, 완충식 바퀴 구조체(100)는 타이어부(110), 외부 프레임(120), 내부 프레임(130) 및 완충부(140)를 포함하여 구성된다.

타이어부(110)는 원형을 이루며 바퀴 바깥 둘레를 형성하여 지면과 접촉한다. 타이어부(110)는 내부에 공기가 채워진 튜브 또는 우레탄과 같은 탄성을 가진 물질도 포함하고 주로 고무 소재로 구현된다.

타이어부(110)는 튜브를 포함하지 않고 외부 프레임(120)의 외주면에 직접 장착될 수도 있다. 이 경우, 타이어부(110)는 외부 프레임(120)의 외주면에 접착제 등을 통해 부착될 수도 있으며 외부 프레임(120)의 외주면에 씌워질 수도 있다.

외부 프레임(120)은 타이어부(110)의 내측에서 원형을 이루면서 타이어부(110)를 지지한다. 여기에서, 외부 프레임(120)은 바퀴 틀에 해당하는 림(rim)부를 형성한다.

외부 프레임(120)은 타이어부(110)를 고정해주는 역할을 하며 하중을 지탱하고 강한 충격에도 견딜 수 있는 강한 내구성을 가진 알루미늄 등의 금속 소재 또는 플라스틱과 같은 일정한 강도를 갖는 물질로 구현된다.

내부 프레임(130)은 외부 프레임(120)의 내부에 구비되고 외부 프레임(120)의 내경 보다 작은 외경을 가지는 원형으로 이루어진다. 여기에서, 내부 프레임(130)은 바퀴의 중심축을 포함하고 바퀴가 굴러갈 수 있도록 해주는 베어링 구조물에 해당한다.

일 실시예에서, 내부 프레임(130)은 바퀴의 중심축에 볼트 등을 통해 고정될 수 있다.

완충부(140)는 외부 프레임(120)과 내부 프레임(130) 사이를 연결하여 바퀴살들을 형성함에 따라 바퀴살들과 동일한 기능을 수행할 수 있다. 여기에서, 완충부(140)는 오일(oil)이나 에어(air)를 매질로 하여 피스톤 작동을 할 수 있도록 실린더 구조로 구성함에 따라 타이어부(110)에서 흡수되지 못하고 전달되는 충격을 흡수하는 완충역할을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 완충부(140)는 제1 살부재(141), 제2 살부재(143), 제3 살부재(145) 및 완충조절부재(147)를 포함하여 구성할 수 있다.

제1 살부재(141)는 내부 프레임(130)의 둘레를 따라 외부 프레임(120)을 향해 방사형으로 연장 형성된다. 제1 살부재(141)는 일정길이의 내부가 빈 중공의 관 형태로 구성하고 내부에 제2 공간부(S2)를 형성한다.

여기에서, 제1 살부재(141)는 제2 공간부(S2)의 압축 또는 팽창에 따라 완충 매질이 유입 또는 유출될 수 있게 하는 실린더 역할을 할 수 있다. 여기에서 제1 살부재(141)는 이웃하는 다른 제1 살부재(141)와 일정한 각도를 이루고 있다.

제2 살부재(143)는 이웃하는 두개의 제1 살부재(141)들 사이에 장착되고 외부 프레임(120)과의 사이에 제1 공간부(S1)를 형성할 수 있다. 제1 공간부(S1)에는 오일(oil)이나 에어(air) 등으로 된 매질이 주입되어 채워지게 된다.

제2 살부재(143)는 대략 단면이 '

' 형상으로 이루어지고 일단이 제1 살부재(141)의 내측면에 배치되고 타단이 다른 제1 살부재(141)의 내측면에 배치되어 부채꼴 형태의 바퀴살을 구현한다. 여기에서, 제2 살부재(143)는 제1 공간부(S1)에 존재하는 매질의 압축 혹은 팽창에 따라 제1 살부재(141)의 내벽을 따라 피스톤 작동할 수 있게 구성된다.

제1 살부재(141)와 제2 살부재(143) 사이는 씰링처리하여 매질이 새지 않도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 씰링처리는 메카니컬씰(mechanical seal)을 적용할 수 있다.

메카니컬씰(기계밀봉)은 축봉장치의 일종으로 두 부분이 정밀하게 다듬어진 금속면을 가볍게 압접시키되 그 한쪽은 고정하고 다른 쪽은 축과 미끄럼 접촉으로 회전시켜 유체의 누설을 막는 것이다. 수명이 길고 마찰 손실도 작기 때문에 펌프나 압축기 등 여러가지 기계에 널리 사용되며 축을 봉했다고 해서 축봉 장치라고도 부른다.

제3 살부재(145)는 외부 프레임(120)과 일체로 성형되거나 용접 등을 통해 결합될 수도 있으며 나사 등의 별도 체결부재를 사용하여 고정 결합될 수도 있다. 일 실시예에서, 외부 프레임(120), 제2 살부재(143) 및 제3 살부재(145)는 내부에 제1 공간부(S1)를 형성하면서 일체로 제작될 수 있다.

제3 살부재(145)는 외부 프레임(120)으로부터 내부 프레임(130)을 향하여 일정 간격으로 배치된다. 제3 살부재(145)는 이웃하는 두개의 제2 살부재(143) 사이에 배치되면서 제1 살부재(141)의 내부에 배치되고 일정길이의 바 형태로 이루어져 제2 살부재(143)와 함께 연동하여 피스톤 역할을 할 수 있다.

일 실시예에서, 완충부(140)는 제1 내지 제3 살부재(141,143,145)의 결합을 통해 피스톤과 실린더의 구조를 형성할 수 있고 분리된 외부 프레임(120)과 내부 프레임(130) 사이를 연결하는 바퀴살을 구성할 수 있다.

완충조절부재(147)는 원형 제작되고 제3 살부재(145)를 축으로 하여 제3 살부재(145)의 단부에 장착된다. 완충조절부재(147)는 오일(oil)이나 에어(air) 매질이 압축 및 팽창에 따라 제1 공간부(S1)와 제2 공간부(S2) 사이를 인입출할 수 있게 흐름 통로를 제공하고 이때 흐름의 속도를 제어하여 충격을 흡수하는 완충 효과를 줄 수 있게 된다.

여기에서, 완충조절부재(147)는 오일이나 에어 매질이 통과할 수 있게 미세 통공들이 형성되어 있다. 일 실시예에서, 완충조절부재(147)는 두개를 장착하였지만 한 개만 장착할 수도 있고 필요에 따라 그 이상의 개수를 장착할 수도 있다.

여기에서, 두개의 완충조절부재(147)를 장착할 경우 각 완충조절부재(147)에 형성된 미세 통공들의 위치가 서로 어긋나게 배치되도록 장착함으로써 두개의 완충조절부재(147)들 사이에 매질이 통과하는 시간차를 주어 완충 효과를 더 높일 수 있다.

도 2는 도 1에 있는 완충식 바퀴 구조체를 나타내는 측단면도이다.

도 2를 참고하면, 완충식 바퀴 구조체(100)는 내부 프레임(130)을 바퀴의 중심축으로 하여 양쪽으로 제1 살부재(141)가 연장 형성되고, 외부 프레임(120)으로부터 제2 살부재(143) 및 제3 살부재(145)가 연장 형성된다.

제1 살부재(141)는 내부 프레임(130)과 일체로 사출 성형할 수도 있고 별도 성형하여 장착할 수도 있다. 여기에서, 제1 살부재(141)는 대략 단면이 "ㄷ"자 형상으로 이루어져 내부가 빈 중공의 제2 공간부(S2)을 형성할 수 있다. 제1 살부재(141)의 내부에는 제2 살부재(143)가 삽입된다.

제2 살부재(143)는 외부 프레임(120)과의 사이에 완충 매질의 주입을 위한 제1 공간부(S1)를 형성할 수 있게 외부 프레임(120)과 일체로 사출 성형된다. 제2 살부재(143)는 제1 살부재(141) 내부에 삽입되고 바퀴의 충격이나 진동에 의한 압력 발생시 압축 또는 팽창되는 매질에 의해 제1 살부재(141)의 양쪽 내벽을 따라 피스톤 작동을 할 수 있다. 이때, 제1 살부재(141)와 제2 살부재(143) 사이의 틈새로 매질이 새지 않도록 메카니컬씰(mechanical seal) 등을 적용하여 씰링처리할 수 있다. 제2 살부재(143)의 내부에는 제3 살부재(145)가 삽입된다.

제3 살부재(145)는 외부 프레임(120)에 용접이나 나사 고정 등의 방식을 통해 결합되고 제2 살부재(143)의 내부에 삽입되어 제2 살부재(143)의 피스톤 작동에 연동될 수 있다. 제3 살부재(145)는 일정길이의 바 형태로 이루어지고 단부에 완충조절부재(147)가 장착될 수 있는 축을 형성한다. 여기에서, 외부 프레임(120)과 제2 살부재(143)와 제3 살부재(145) 사이는 내부가 빈 중공의 제1 공간부(S1)를 형성할 수 있다.

외부 프레임(120)은 바퀴 틀을 형성하고 공기가 채워진 튜브를 포함하는 타이어부(110)가 결합되게 된다.

제1 공간부(S1)에는 오일 혹은 에어가 주입구(미도시)를 통해 주입되어 채워지게 된다. 제1 공간부(S1)에 채워진 오일 혹은 에어는 노면으로부터 충격이나 진동 등에 의해 압력이 가해지면 흐름이 발생하고 이때 완충조절부재(147)를 통해 제2 공간부(S2)로 이동되면서 충격이나 진동 등을 흡수하여 완충 기능을 수행하게 된다.

제1 공간부(S1)의 압축부분(지면과 접촉한 부분)에서는 오일 혹은 에어 매질이 완충조절부재(147)를 통과하여 제1 살부재(141) 내부의 제2 공간부(S2)로 유입되고 팽창부분(지면과 비접촉한 부분)에서는 제2 공간부(S2)에 존재하는 오일 혹은 에어 매질이 완충조절부재(147)를 통과하여 제1 공간부(S1)로 유출되면서 균형을 맞추게 된다. 예를 들어, 제1 공간부(S1)에 오일이 존재할 경우에 외부 충격에 의해 압력이 가해지면 오일이 제1 공간부(S1)에서 완충조절부재(147)를 통과하여 제2 공간부(S2)로 이동할 때 유체와 내벽 사이의 마찰과 유체 분자의 내부 마찰이 진동의 감쇠력을 형성하여 충격을 흡수하게 된다.

완충조절부재(147)는 제3 살부재(145)를 연결 축으로 하여 제1 살부재(141) 내부에 장착되는 제2 살부재(143) 사이에 개재되게 된다. 여기에서, 완충조절부재(147)는 제2 살부재(143) 사이에서 유동되지 않도록 맞춤 끼움 결합되게 된다. 이때, 완충조절부재(147)는 제3 살부재(145) 상에 일정간격 이격되어 상하로 복수개가 장착될 수 있다.

완충조절부재(147)에는 제3 살부재(145)와의 연결축을 중심으로 그 주변 둘레를 따라 미세통공들이 배치되고 배치된 미세통공을 통해 오일이나 에어 매질이 관통되게 된다. 일 실시예에서, 매질이 완충조절부재(147)의 미세통공을 통과하는 속도는 다음의 수학식을 통해 계산될 수 있다.

[수학식 1]

여기에서, V는 미세통공을 통과하는 유체의 평균 배출 속도이고, K_d는 유효유량계수이고, g_c는 중력상수이고,ΔP는 차압이고, ρ는 밀도를 나타낸다.

제1 공간부(S1)에 존재하는 오일이나 에어 매질은 미세통공을 통해 복수의 완충조절부재(147)들을 차례로 통과하여 제2 공간부(S2)로 이동하게 된다. 이때, 복수의 완충조절부재(147)들에 형성된 미세통공의 위치가 서로 어긋나게 배치되도록 하여 오일이나 에어 매질의 속도를 제어할 수 있다. 즉, 오일이나 에어 매질이 복수의 완충조절부재(147)에 대해 시간차를 가지고 통과하게 되어 완충 효과를 높일 수 있게 한다.

도 3은 도 1에 있는 완충조절부재를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 완충조절부재(147)는 축공(147a)이 형성되어 제3 살부재(145)에 축 연결되고 축공(147a)을 따라 그 둘레에 일정간격으로 오일이나 에어 매질이 통과할 수 있는 미세통공(147b)이 다수 형성된다.

완충조절부재(147)는 외측 둘레를 따라 홈을 형성하고 홈에 패킹(147c)을 장착한다. 패킹(147c)은 고무 또는 금속재 등의 특수 매질로 구현할 수 있다. 여기에서, 패킹(147c)은 제2 살부재(143) 사이에 장착시 접촉에 의해 마모를 방지함과 동시에 매질이 세는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

여기에서, 완충조절부재(147)는 제3 살부재(145)에 상하로 복수개를 축 연결할 경우에는 각 완충조절부재(147)에 형성된 미세통공(147b)이 일직선상에 놓이지 않고 어긋나게 배치하여 매질의 흐름 속도를 제어하여 시차간을 줌으로써 완충 효율을 높일 수 있다. 완충조절부재(147)는 미세통공(147b)의 구멍 크기를 조절하거나 혹은 미세통공(147b)의 나선 형태로 형성하여 매질의 흐름 속도를 제어할 수도 있다.

일 실시예에 따른 완충식 바퀴 구조체는 타이어부가 노면에 접촉하여 회전시 오일이나 에어 매질에 의해 피스톤 작동을 하는 실린더 구조로 된 바퀴살을 통해 진동 및 충격의 완충 작용을 할 수 있다.

일 실시예에 따른 완충식 바퀴 구조체는 속도가 빠른 차량의 바퀴에도 적용할 수 있지만 상대적으로 속도가 느린 유모차, 자전거, 운반카트, 무진동카트 등의 바퀴에 적용할 경우 무진동으로 안정적인 이동 및 운반을 할 수 있다. 또한, 기존 스프링 쇼바가 장착된 유모차 등의 기존 바퀴만 일 실시예에 따른 완충식 바퀴 구조체로 교체하여 장착할 경우 완충 효과를 배가시킬 수 있다.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 완충식 바퀴 구조체
110 : 타이어부
120 : 외부 프레임
130 : 내부 프레임
140 : 완충부
141 : 제1 살부재
143 : 제2 살부재
145 : 제3 살부재
147 : 완충조절부재
147a : 축공
147b : 미세통공
147c : 패킹

Claims

타이어부;
상기 타이어부와 결합되고 바퀴의 틀을 형성하는 원형의 외부 프레임;
상기 바퀴의 중심축을 형성하는 내부 프레임; 및
상기 외부 프레임과 상기 내부 프레임 사이를 연결하여 상기 바퀴의 살들을 형성하고 내부의 압축 매질로 피스톤 작동을 수행하는 실린더 구조로 구성하여 상기 타이어부에서 흡수되지 못하고 전달되는 충격을 흡수하는 완충부를 포함하되,
상기 완충부는
상기 내부 프레임의 둘레를 따라 상기 외부 프레임을 향해 방사형으로 연장 형성되고 내부가 빈 중공의 제2 공간부를 형성하여 실린더를 구성하는 제1 살부재;
상기 제1 살부재 내부에 배치되고 상기 외부 프레임과의 사이에 제1 공간부를 형성하여 피스톤을 구성하는 제2 살부재;
일정길이의 바 형태로 이루어지고 상기 외부 프레임으로부터 상기 내부 프레임을 향하여 일정 간격으로 고정 배치되고 상기 제2 살부재의 내부에 배치되어 상기 제2 살부재와 연동하는 제3 살부재; 및
상기 제3 살부재에 축 연결되고 상기 바퀴에 가해지는 충격이나 진동을 흡수할 수 있게 상기 제1 공간부와 상기 제2 공간부 사이에 완충 매질의 흐름 통로를 제공하고 상기 완충 매질의 흐름의 속도를 제어하는 완충조절부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 완충식 바퀴 구조체.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 살부재와 상기 제2 살부재 사이에는 상기 완충 매질이 새는 것을 방지하도록 씰링 처리된 것을 특징으로 하는 완충식 바퀴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 제2 살부재는
단면이 '
' 형상으로 이루어지고 일단이 상기 제1 살부재의 내측면에 배치되고 타단이 상기 제1 살부재와 이웃하는 다른 제1 살부재의 내측면에 배치되어 부채꼴 형태의 바퀴살을 형성하는 것을 특징으로 하는 완충식 바퀴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 제3 살부재는
이웃하는 두개의 제2 살부재 사이에 배치되면서 상기 제1 살부재의 내부에 배치되고 상기 완충조절부재가 장착될 수 있는 축을 형성하는 것을 특징으로 하는 완충식 바퀴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 완충 매질은
오일이나 에어 중 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 완충식 바퀴 구조체.
제1항에 있어서, 상기 완충조절부재는
상기 제3 살부재를 축으로 하여 연결하기 위한 축공; 및
상기 축공을 따라 둘레에 일정간격으로 배치되고 상기 완충 매질이 통과하는 다수의 미세통공을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 완충식 바퀴 구조체.
제7항에 있어서, 상기 완충조절부재는
상기 제2 살부재 사이에서 유동되지 않도록 맞춤 끼움 결합시 마모 방지 및 상기 완충 매질의 샘 방지를 위해 외측 둘레를 따라 장착되는 고무 또는 금속재의 패킹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 완충식 바퀴 구조체.
제7항에 있어서, 상기 완충조절부재는
상기 제3 살부재에 적어도 하나 이상 장착할 경우 상기 미세통공들의 위치가 어긋나도록 배치시켜 상기 완충 매질의 상기 미세통공을 통과하는 시간차를 조절하는 것을 특징으로 하는 완충식 바퀴 구조체.
바퀴의 중심축, 복수의 바퀴살들, 바퀴 틀 및 타이어로 구성되는 바퀴 구조체에 있어서,
상기 복수의 바퀴살들은
상기 바퀴의 중심축으로부터 외측을 향해 방사상으로 연장 형성되고 내부에 실린더 형태의 제2 공간부를 형성하는 제1 살부재;
상기 바퀴 틀로부터 연장 형성되어 상기 제1 살부재의 내부에 배치되고 상기 바퀴 틀의 내주면을 따라 오일이나 에어로 된 매질을 주입하여 채울 수 있게 제1 공간부를 형성하고 완충 매질의 압력에 따라 피스톤 작동을 수행하는 제2 살부재;
일정길이의 바 형태로 이루어지고 상기 바퀴 틀에 결합되고 상기 제2 살부재의 내부에 삽입되어 상기 제2 살부재에 연동하는 제3 살부재; 및
상기 제3 살부재를 축으로 하여 상기 제3 살부재의 단부에 장착되고 상기 제1 공간부와 상기 제2 공간부 사이에서 상기 오일이나 에어로 된 매질의 흐름 통로를 제공하고 오일이나 에어로 된 상기 매질의 흐름의 속도를 제어하여 상기 바퀴에 가해지는 충격이나 진동을 흡수하는 적어도 하나 이상으로 된 완충조절부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 완충식 바퀴 구조체.